並列ペリダイナミクスによる大規模接触破壊シミュレーションの実現

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11857
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: 椎原 良典 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ペリダイナミクス / 破壊 / 並列計算 / 接触

Outline of Annual Research Achievements

衝突にさらされる機械構造物の強度設計には，接触がもたらす破壊現象への理解が不可欠である．ペリダイナミクス（Peridynamics, PD）は破壊現象を精度よく模擬できる粒子法の一種であるが，接触破壊問題への応用は多くない．本研究では，接触問題における精度と莫大な計算量という2つの問題に着目し，定式の改良と超並列計算化を通じて接触破壊問題におけるPDの欠点を克服することを目的とする．これにより，極めて動的な大規模接触破壊シミュレーションを高精度に解くことが可能となる．本研究では特に，任意の材料を扱うことができるNon-Ordinary State-based PD（NOSB-PD）を対象として研究を進めている．昨年度は，積層板の破壊に焦点を当て，その基礎的破壊試験と接触破壊シミュレーションを実現した．一方で積層板の解析には，構造体をモデル化に大量の粒子が必要であることから，並列計算の重要性がさらに強く認識された．このことから，今年度は，計算プログラムの大規模並列の実現を目指して，プログラムの並列チューニングについて研究を実施した．Orthogonal Recursive Bisection法による領域分割並列計算により，現在のところ170万粒子64プロセスをベースとしたウィークスケーリング性能を確認できている．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

上述の通り，研究項目の実施では成果が得られている．その一方で，論文発表等の成果報告を最終年度に重点的に実施する計画としていたが，そこでは十分な成果が得られていない．そのため，この評価とした．

Strategy for Future Research Activity

本研究課題の遂行により，これまでに得られた成果（重み関数PDの開発，NOSB法による衝突破壊シミュレーションの実現，積層板へのPDの応用）について論文等の成果にまとめていく．

Causes of Carryover

論文投稿費等に使用する予定であったが，成果報告に関する作業が遅れているため，残が生じている．この残額を利用して論文投稿作業を進める．